JP2000041980A - System and method for imaging ultrasound scatterer - Google Patents

System and method for imaging ultrasound scatterer

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JP2000041980A JP11111571A JP11157199A JP2000041980A JP 2000041980 A JP2000041980 A JP 2000041980A JP 11111571 A JP11111571 A JP 11111571A JP 11157199 A JP11157199 A JP 11157199A JP 2000041980 A JP2000041980 A JP 2000041980A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the signal-to noise ratio in a medical ultrasonic imaging by providing a display monitor that displays an image having the first image portion as a function of the first image signal and the second image portion as a function of the second image signal. SOLUTION: The frequency of an output signal of a receive beam former is shifted to a base band with a demodulator 31. In the next, then a beam- summed and demodulated signal is supplied to a signal processor 32, and a summed receive signal is converted to display data. And a scan converter 34 converts acoustic image data to a sector format of a polar coordinate or display pixel data of a Cartesian coordinate, appropriately scaled from the linear array of the Cartesian coordinate. And then those scan converted acoustic data are supplied to the display monitor 22 and the display monitor 22 turns a time- varying amplitude of the envelope of a B-mode signal into a gray scale image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の分野】本発明は一般的には超音波イメージング
・システムに関する。具体的には、本発明は、医用超音
波イメージングにおいて信号対雑音比（ＳＮＲ）を増大
させる方法及び装置に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to ultrasound imaging systems. Specifically, the present invention relates to a method and apparatus for increasing the signal-to-noise ratio (SNR) in medical ultrasound imaging.

【０００２】[0002]

【発明の背景】従来の超音波イメージング・システム
は、超音波ビームを送信し、次いで、被検体からの反射
ビームを受信する超音波トランスデューサ素子のアレイ
（配列）を含んでいる。このような走査は、一連の測定
を含んでいる。これらの測定では、フォーカスされた超
音波が送信されると、システムは短い時間間隔の後に受
信モードに切り換わり、反射した超音波が受信され、ビ
ーム形成されて、表示のために処理される。典型的に
は、送信及び受信は、各回の測定中には同一の方向にフ
ォーカスされており、１本の音響ビーム又は走査線に沿
った一連の点からデータを取得する。受信器は、反射し
た超音波が受信されるのに伴って、走査線に沿った一連
のレンジ（距離）に動的にフォーカスされる。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventional ultrasound imaging systems include an array of ultrasound transducer elements that transmit an ultrasound beam and then receive a reflected beam from a subject. Such a scan involves a series of measurements. In these measurements, when focused ultrasound is transmitted, the system switches to receive mode after a short time interval, and the reflected ultrasound is received, beamformed, and processed for display. Typically, transmission and reception are focused in the same direction during each measurement and acquire data from a single acoustic beam or a series of points along a scan line. The receiver is dynamically focused on a series of ranges along the scan line as the reflected ultrasound is received.

【０００３】超音波イメージングのために、アレイは典
型的には、１列又はそれ以上の列を成して構成されてお
り別個の電圧で駆動される多数のトランスデューサ素子
を有している。時間遅延（又は位相）及び印加される電
圧の振幅を選択することにより、所与の列の個々のトラ
ンスデューサ素子を、超音波を発生するように制御する
ことができ、これらの超音波を合計して、好ましいベク
トル方向に沿って走行しておりビームに沿った選択され
た点にフォーカスされている正味の超音波を形成する。
各回のファイアリング（firing）のビーム形成用パラメ
ータを変化させて、最大焦点に変化を与えてもよいし、
又はそうでなければ、各回のファイアリングで受信され
るデータの内容を変化させてもよく、これは、例えば、
各ビームの焦点を前回のビームの焦点に対してシフトさ
せた状態で、同じ走査線に沿って相次いでビームを送信
することにより行われる。ステアリング型アレイの場合
には、時間遅延及び印加される電圧の振幅を変化させる
ことにより、ビームをその焦点と共に平面内で移動させ
て、物体を走査するることができる。リニア・アレイの
場合には、アレイに垂直な向きのフォーカスされたビー
ムが、ファイアリング毎にアレイを横断して開口を平行
移動させることにより、物体を横断して走査される。[0003] For ultrasound imaging, arrays are typically arranged in one or more rows and have a number of transducer elements that are driven by separate voltages. By selecting the time delay (or phase) and the amplitude of the applied voltage, the individual transducer elements in a given row can be controlled to generate ultrasonic waves, and these ultrasonic waves can be summed. To form a net ultrasound wave traveling along the preferred vector direction and focused at a selected point along the beam.
By changing the beam forming parameters of each firing, the maximum focus may be changed,
Or otherwise, the content of the data received in each firing may be changed, for example,
This is done by sequentially transmitting the beams along the same scan line, with the focus of each beam shifted relative to the focus of the previous beam. In the case of a steering array, by varying the time delay and the amplitude of the applied voltage, the beam can be moved in a plane with its focal point to scan an object. In the case of a linear array, a focused beam oriented perpendicular to the array is scanned across the object by translating the aperture across the array at each firing.

【０００４】トランスデューサ・プローブを用いて受信
モードで反射音波を受信するときにも同じ原理が適用さ
れる。受信用トランスデューサ素子で発生される電圧は
加算されて、正味の信号が物体内の単一の焦点から反射
された超音波を表すようにする。送信モードの場合と同
様に、超音波エネルギのこのフォーカスされた受信は、
各々の受信用トランスデューサ素子からの信号に対して
別個の時間遅延（及び／又は位相シフト）並びに利得を
付与することにより達成される。[0004] The same principle applies when a reflected sound wave is received in a receive mode using a transducer probe. The voltages generated at the receiving transducer elements are summed so that the net signal is representative of ultrasound reflected from a single focal point within the object. As in the transmit mode, this focused reception of the ultrasonic energy
This is achieved by providing a separate time delay (and / or phase shift) and gain to the signal from each receiving transducer element.

【０００５】超音波画像は、多数の画像走査線で構成さ
れている。単一の走査線（又は走査線の小さな局在化さ
れた群）は、関心領域内のある点にフォーカスされてい
る超音波エネルギを送信した後に、反射エネルギを或る
時間にわたって受信することにより取得される。フォー
カスされた送信エネルギは送信ビームと呼ばれる。送信
後の時間中に、１つ又はそれ以上の受信ビームフォーマ
が、各々のチャネルによって受信されたエネルギを、位
相回転又は遅延を動的に変化させながらコヒーレントに
加算して、経過時間に比例するレンジにおける所望の走
査線に沿ってピーク感度を生じさせる。結果として得ら
れるフォーカスされた感度パターンが受信ビームと呼ば
れる。ある走査線の分解能は、関連する送信ビーム及び
受信ビームの対の指向性の結果である。[0005] An ultrasonic image is composed of a large number of image scanning lines. A single scan line (or small localized group of scan lines) is transmitted by transmitting ultrasound energy focused at a point in the region of interest and then receiving reflected energy over a period of time. Is obtained. The focused transmit energy is called the transmit beam. During the time after transmission, one or more receive beamformers coherently add the energy received by each channel with a dynamically changing phase rotation or delay, proportional to the elapsed time. Produce peak sensitivity along the desired scan line in the range. The resulting focused sensitivity pattern is called the receive beam. The resolution of a scan line is a result of the directivity of the associated transmit and receive beam pairs.

【０００６】ビームフォーマ・チャネルの出力信号は、
コヒーレントに加算されて、物体の関心領域又は関心空
間内の各々のサンプル空間についてのそれぞれのピクセ
ル強度値を形成する。これらのピクセル強度値は、対数
圧縮され、スキャン変換された後に、走査中の解剖学的
構造の画像として表示される。以上に述べた形式の医用
超音波イメージング・システムでは、ＳＮＲを最適化す
ることが望ましい。付加的なＳＮＲを用いて、所与のイ
メージング周波数における増大した透過性を得ることも
できるし、又はより高い周波数における超音波イメージ
ングを容易にすることにより分解能を向上させることも
できる。The output signal of the beamformer channel is
Coherently summed to form a respective pixel intensity value for each sample space in the region of interest or space of interest of the object. These pixel intensity values are log-compressed and scan converted before being displayed as an image of the anatomy being scanned. In medical ultrasound imaging systems of the type described above, it is desirable to optimize the SNR. Additional SNR may be used to obtain increased transmission at a given imaging frequency, or may increase resolution by facilitating ultrasound imaging at higher frequencies.

【０００７】超音波におけるゴレイ（Golay ）・コード
の利用は、単一素子で固定焦点のトランスデューサを用
いて無生物を検査する非破壊検査（ＮＤＥ）の分野で周
知である。ゴレイ・コードはまた、医用超音波イメージ
ングの分野でも知られている。しかしながら、超音波イ
メージング・システムにおいてゴレイ・コードを利用す
ることは、ダイナミック・フォーカシング、組織の動き
（ＮＤＥには存在しない影響）及び非線形の伝播効果
が、許容できない符号の劣化及び対応するレンジの劣化
をもたらすと考えられていたので、顧みられていなかっ
た。The use of Golay codes in ultrasound is well known in the field of non-destructive testing (NDE), which examines inanimate objects using a single element, fixed focus transducer. Golay codes are also known in the field of medical ultrasound imaging. However, utilizing Golay codes in ultrasound imaging systems may result in dynamic focusing, tissue movements (effects not present in NDE) and non-linear propagation effects, which may result in unacceptable code degradation and corresponding range degradation. It was not considered because it was thought to bring.

【０００８】米国特許出願第０９／０６３，１０９号
は、トランスデューサ・アレイのゴレイ符号化励起を用
いることにより医用超音波イメージングにおいてＳＮＲ
を向上させる方法及び装置を開示している。ＳＮＲの改
善のために、１対のゴレイ符号化された基本系列を各々
のビームで連続して同一の焦点位置に送信し、次いで、
ビーム加算されたデータをデコードしている。１対のゴ
レイ符号化された基本系列は、基本系列を、オーバサン
プリングの後にゴレイ・コード対と畳み込みすることに
より形成されている。ゴレイ・コード対は、１対の２値
（＋１，−１）系列であり、２つの系列の自己相関の和
がクロネッカのデルタ関数であるという性質を備えてい
る。オーバサンプリング後のゴレイ系列は、各々の＋１
及び−１の間にゼロを有しているゴレイ系列であり、ゼ
ロの数が基本系列の長さから１を減じたものに等しいか
又はこれよりも大きくなっている。ゴレイ・コード対の
上述の性質は、一般の符号よりも優れた２つの重要な利
点となって現れる。即ち、（１）ゴレイ・コードは、レ
ンジ・サイドローブを有さないこと、及び（２）ゴレイ
・コードは、より高価なディジタル−アナログ変換器に
対して、バイポーラ・パルサを利用するだけで送信する
ことができることである。[0008] US patent application Ser. No. 09 / 063,109 discloses an SNR in medical ultrasound imaging by using Golay coded excitation of a transducer array.
And a method and apparatus for improving To improve the SNR, a pair of Golay-encoded base sequences are transmitted successively in each beam to the same focal position,
The beam-added data is decoded. A pair of Golay-encoded basic sequences is formed by convolving the basic sequence with a Golay code pair after oversampling. A Golay code pair is a pair of binary (+1, -1) sequences, and has the property that the sum of the autocorrelation of the two sequences is a Kronecker delta function. The Golay sequence after oversampling is each +1
And a Golay sequence having a zero between -1 and the number of zeros is equal to or greater than the length of the base sequence minus one. The above properties of Golay code pairs appear as two important advantages over common codes. That is, (1) the Golay code does not have range sidelobes, and (2) the Golay code is transmitted to more expensive digital-to-analog converters using only bipolar pulsars. That is what you can do.

【０００９】上述の米国特許出願第０９／０６３，１０
９号は更に、ゴレイ対の２つの系列の送信の間に生ずる
組織の動きが、符号の歪みをもたらし、これにより、レ
ンジ・サイドローブが増大することを開示している。第
１の系列からのエコーが完全に受信されたら直ちに第２
の系列を送信することにより、これら２回の送信の間で
の時間間隔を最小化することができる。そして、送信の
間の間隔の最小化は、動きに誘起される符号の歪みを最
小化する。No. 09 / 063,10 mentioned above.
No. 9 further discloses that tissue movement occurring during transmission of two sequences of Golay pairs causes code distortion, thereby increasing the range sidelobes. As soon as the echo from the first sequence is completely received, the second
, The time interval between these two transmissions can be minimized. Then, minimizing the interval between transmissions minimizes motion-induced code distortion.

【００１０】ゴレイ符号化励起を用いる前述の医用超音
波Ｂモード・イメージング・システムでは、フレーム・
レートは、従来のイメージングと比較して２倍分低下す
る。なぜならば、従来のイメージングでは焦点ゾーン当
たり１回のファイアリングしか必要でなかったのに対
し、各々の送信焦点ゾーン毎に２回の往復遅延付きファ
イアリング（即ち、間に往復の伝播遅延を有する２回の
ファイアリング）が必要だからである。換言すると、従
来のイメージングでは、ゴレイ符号化励起を用いて１つ
の焦点ゾーンをビーム形成するのに必要な時間と同じ時
間量で２つの焦点ゾーンをビーム形成することができ
る。従って、解決すべき問題点は、どのようにしてゴレ
イ符号化励起における２倍のフレーム・レートの低下
（又は一般的には多相のＮ個の相補セットにおけるＮ倍
の低下）を回復させるかということにある。In the aforementioned medical ultrasound B-mode imaging system using Golay coded excitation, the frame
The rate is reduced by a factor of two compared to conventional imaging. This is because conventional imaging required only one firing per focal zone, whereas firing with two round trip delays for each transmit focal zone (ie, having a round trip propagation delay in between) This is because two firings are required. In other words, in conventional imaging, two focal zones can be beamformed in the same amount of time required to beamform one focal zone using Golay coded excitation. The problem to be solved, therefore, is how to recover from a two-fold reduction in frame rate in Golay coded excitation (or in general, a N-fold reduction in a polyphase N complement set). That is.

【００１１】1982 IEEE Ultrasonics Symposium 、第８
２１頁〜第８２５頁（１９８２年）のB. B. Lee 及びE.
S. Furgasonによる論文「フェーズド・アレイにおける
同時マルチ・モード動作のためのゴレイ・コード（Gola
y Codes for Simultaneous Multi-Mode Opertion in Ph
ased Arrays ）」では、直交するゴレイ・コードを用い
て２つのビームを同時に送信及び受信するアナログ式超
音波イメージング・システムが記載されている。このLe
e 及びFurgasonのシステムは、基礎的なアナログ式フェ
ーズド・アレイ・システムであり、セクタ走査のみ可能
なものであって、１つのビーム方向に沿って多数の送信
焦点ゾーンを実現することはできない。従って、先行技
術を改良するようなゴレイ符号化励起を用いた超音波イ
メージング・システムが必要とされている。1982 IEEE Ultrasonics Symposium, 8th
BB Lee and E., pp. 21-825 (1982).
A paper by S. Furgason, "Golay Code for Simultaneous Multi-Mode Operation in Phased Arrays (Gola
y Codes for Simultaneous Multi-Mode Opertion in Ph
"Ased Arrays" describes an analog ultrasound imaging system that transmits and receives two beams simultaneously using orthogonal Golay codes. This Le
The e and Furgason system is a basic analog phased array system, capable of only sector scanning, and cannot implement multiple transmit focal zones along one beam direction. Accordingly, there is a need for an ultrasound imaging system using Golay coded excitation that improves upon the prior art.

【００１２】[0012]

【発明の概要】トランスデューサ・アレイのゴレイ符号
化励起を用いることにより医用超音波イメージングにお
けるＳＮＲを改善する本発明の方法及び装置は、いくつ
かの観点でLee 及びFurgasonの先行技術に改良を加えた
ものである。第１に、本発明の１つの好ましい実施態様
は、ディジタル・システムであり、セクタ（フェーズド
・アレイ）走査ならびに非セクタ（リニア及びカーブリ
ニア）走査において多数の送信焦点ゾーンが可能であ
る。２つの送信焦点ゾーンが、２回の往復遅延付きファ
イアリングに必要な時間よりも僅かに長い時間で、直交
するゴレイ・コードを用いてビーム形成され、これによ
り、ゴレイ符号化励起により生ずる２倍のフレーム・レ
ートの低下の殆どすべてを回復する。次に、先行技術に
おける多数のビームの同時送信は、非効率的で高価な並
列送信ビーム形成用ハードウェアを必要とするものであ
ったが、本発明では、ビームの順次送信を利用してお
り、バイポーラ・パルサを用いるときには１組の送信ハ
ードウェアしか必要としない。最後に、本発明は、多相
符号及び３つ以上の焦点ゾーンに拡張することができ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The method and apparatus of the present invention for improving SNR in medical ultrasound imaging by using Golay coded excitation of a transducer array has improved the Lee and Furgason prior art in several respects. Things. First, one preferred embodiment of the present invention is a digital system, where multiple transmit focal zones are possible in sector (phased array) scans and non-sector (linear and curve-linear) scans. The two transmit focal zones are beamformed with orthogonal Golay codes for slightly longer than the time required for two round-trip delayed firings, thereby doubling the time caused by Golay coded excitation. Recovers almost all of the lower frame rate. Second, while simultaneous transmission of multiple beams in the prior art required inefficient and expensive parallel transmission beamforming hardware, the present invention utilizes sequential transmission of beams. , Only one set of transmission hardware is required when using a bipolar pulsar. Finally, the invention can be extended to polyphase codes and more than two focal zones.

【００１３】Ａ1 、Ａ2 、Ｂ1 及びＢ2 がそれぞれ、長
さＮ（２の羃数）のバイポーラ系列であって、例えば、
Ａ1 ＝［ａ1 （１），ａ1 （２），…，ａ1 （Ｎ）］で
あって、A 1 , A 2 , B 1 and B 2 are each a bipolar sequence of length N (power of 2), for example:
A 1 = [a 1 (1), a 1 (2),..., A 1 (N)],

【００１４】[0014]

【数１】 (Equation 1)

【００１５】のゴレイの相補条件が各々の対について成
立しており（即ち、各々の対がゴレイ対となってお
り）、且つ、２つのゴレイ対の間では、The Golay complementary condition holds for each pair (ie, each pair is a Golay pair), and between two Golay pairs:

【００１６】[0016]

【数２】 (Equation 2)

【００１７】の直交条件が成立している場合、直交する
ゴレイ対［Ａ1 ，Ａ2 ］及び［Ｂ1 ，Ｂ2 ］が存在す
る。ここで、上記の式で「×を○で囲んだ記号」は相関
を表しており、δ（ｎ）はクロネッカのデルタ関数であ
る。２つの焦点ゾーンＡ及びＢに関わる従来のゴレイ符
号化励起では、１対のゴレイ・コードが先ずＡへ送信さ
れ、続いて、各回の送信の間での往復伝播遅延をＴとし
て、もう１対のゴレイ・コードがＢへ送信されている。
従って、この送信の系列は、 Ａ1 −（Ｔ）−Ａ2 −（Ｔ）−Ｂ1 −（Ｔ）−Ｂ2 −（Ｔ）−… （４） と表すことができる。ここで、（Ｔ）は往復伝播遅延を
表している。このように、上述の送信の系列は、約４Ｔ
の全送信持続時間を有している。本発明の好ましい実施
態様では、２つの直交するゴレイ対の系列が、上述のよ
うにそれぞれのゾーンへ送信されるが、第２のゾーンへ
のゴレイ対の送信は、第１の送信焦点ゾーンへのゴレイ
対の送信開始の短時間の後に開始し、２つの対のファイ
アリングがインタリーブされるようにする。即ち、 Ａ1 −Ｂ1 −（Ｔ）−Ａ2 −Ｂ2 −（Ｔ）−… （５） １つのゴレイ対（［Ａ1 ，Ａ2 ］又は［Ｂ1 ，Ｂ2 ］）
における２回のファイアリングの間の間隔は、このよう
に、ゴレイ対の間での余分なファイアリングを収容する
ためにＴよりも僅かに長くなっている（典型的には約１
％〜２％）。４回の送信の全持続時間は、この場合に
は、２Ｔを僅かに上回るのみであり、２つの対のファイ
アリングが焦点ゾーンＡ及びＢをそれぞれビーム形成す
るように順序よく行われれば、２倍のフレーム・レート
の低下の殆どすべてを回復する。When the orthogonality condition is satisfied, orthogonal Golay pairs [A 1 , A 2 ] and [B 1 , B 2 ] exist. Here, in the above equation, “symbol encircling x” indicates a correlation, and δ (n) is a Kronecker delta function. In a conventional Golay coded excitation involving two focal zones A and B, a pair of Golay codes is first transmitted to A, followed by another pair of round trip propagation delays T between each transmission. Is sent to B.
Thus, sequences of the transmission, A 1 - (T) -A 2 - (T) -B 1 - (T) -B 2 - (T) - ... can be expressed as (4). Here, (T) represents a round-trip propagation delay. Thus, the above transmission sequence is about 4T
Has a total transmission duration of In a preferred embodiment of the invention, a sequence of two orthogonal Golay pairs is transmitted to each zone as described above, while the transmission of the Golay pair to the second zone is to the first transmit focal zone. Starting shortly after the start of transmission of the Golay pair, the firing of the two pairs is interleaved. That, A 1 -B 1 - (T ) -A 2 -B 2 - (T) - ... (5) 1 single Golay pairs ([A 1, A 2] or [B 1, B 2])
The interval between the two firings in is thus slightly longer than T to accommodate the extra firing between Golay pairs (typically about 1
% To 2%). The total duration of the four transmissions is in this case only slightly more than 2T and doubles if the two pairs of firings are performed in order to beamform the focal zones A and B respectively. Recovers almost all of the lower frame rate.

【００１８】往復伝播遅延がない状態でＡ1 及びＢ1 を
送信すると、２回の送信からのエコーの間に重なりが生
じ、このことはＡ2 及びＢ2 についても同様であるの
で、この重なりを、２つの送信焦点位置を適正にビーム
形成するために受信フィルタリングで分離しなければな
らない。受信フィルタリングは、各々の焦点ゾーンにつ
いて１つずつ、２つの並列の経路を辿る。各々のデコー
ド用フィルタ（これは帯域フィルタリング（ＢＰＦ）用
にも使用される）が、ベクトル加算器に対して出力信号
を供給し、この出力信号はマルチプレクス（多重化）さ
れて、従来のＢモード処理（包絡線検出、対数圧縮及び
エッジ強調フィルタ）へ送られた後、表示のためにスキ
ャン変換される。If A 1 and B 1 are transmitted without a round-trip propagation delay, there will be an overlap between the echoes from the two transmissions, and this will be the same for A 2 and B 2. Must be separated by receive filtering to properly beamform the two transmit focal positions. Receive filtering follows two parallel paths, one for each focal zone. Each decoding filter, which is also used for bandpass filtering (BPF), provides an output signal to a vector adder, which is multiplexed into a conventional BPF. After being sent to the mode processing (envelope detection, logarithmic compression and edge enhancement filter), it is scan converted for display.

【００１９】[0019]

【好ましい実施態様の詳しい説明】本発明を組み込んだ
超音波イメージング・システムが図１に示されている。
このシステムは、別個に駆動される複数のトランスデュ
ーサ素子１２を有しているトランスデューサ・アレイ１
０を含んでおり、トランスデューサ素子１２の各々は、
送信器１４によって発生されるパルス波形によって付勢
されたときに超音波エネルギのバーストを発生する。被
検体からトランスデューサ・アレイ１０に反射されて戻
って来た超音波エネルギは、各々の受信用トランスデュ
ーサ素子１２によって電気信号へ変換されて、１組の送
受信切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して受信器１６
へ別個に印加される。Ｔ／Ｒスイッチは、典型的には、
送信用の電子回路によって発生される高電圧から受信用
電子回路を保護するためのダイオードである。送信信号
によって、ダイオードは受信器への信号を遮断するか又
は制限する。送信器１４及び受信器１６は、人間のオペ
レータによるコマンドに応答してマスタ・コントローラ
２０の制御の下で動作する。１つの完全な走査（スキャ
ン）は一連のエコーの取得によって行われ、この際、送
信器１４が瞬間的にオンにゲート駆動されて各々のトラ
ンスデューサ素子１２を付勢し、各々のトランスデュー
サ素子１２によって発生される後続のエコー信号が受信
器１６へ印加される。１つのチャネルは、他のチャネル
が依然として送信中である間に受信を開始してもよい。
受信器１６は、各々のトランスデューサ素子からの別々
のエコー信号を合算して単一のエコー信号を発生し、こ
のエコー信号を用いて表示モニタ２２上の画像の１本の
線を形成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasound imaging system incorporating the present invention is shown in FIG.
The system comprises a transducer array 1 having a plurality of separately driven transducer elements 12.
0, and each of the transducer elements 12
It generates a burst of ultrasonic energy when energized by the pulse waveform generated by the transmitter 14. The ultrasonic energy reflected from the subject and returned to the transducer array 10 is converted into an electric signal by each receiving transducer element 12, and is converted via a set of transmission / reception (T / R) switches 18. Receiver 16
Are applied separately. A T / R switch is typically
A diode for protecting the receiving electronic circuit from the high voltage generated by the transmitting electronic circuit. Depending on the transmitted signal, the diode blocks or limits the signal to the receiver. Transmitter 14 and receiver 16 operate under the control of master controller 20 in response to commands by a human operator. One complete scan is performed by acquiring a series of echoes, wherein the transmitter 14 is momentarily gated on to energize and activate each transducer element 12. The subsequent echo signal generated is applied to the receiver 16. One channel may start receiving while the other channel is still transmitting.
Receiver 16 sums the separate echo signals from each transducer element to generate a single echo signal, which is used to form a single line of the image on display monitor 22.

【００２０】マスタ・コントローラ２０の指令の下で、
送信器１４は、超音波エネルギが指向性のフォーカスさ
れたビームとして送信されるようにトランスデューサ・
アレイ１０を駆動する。これを達成するためには、送信
ビームフォーマ２６によって多数のパルサ２４へそれぞ
れの時間遅延が付与される。マスタ・コントローラ２０
は、音響パルスが送信される条件を決定する。この情報
によって、送信ビームフォーマ２６は、パルサ２４によ
って発生されるべき送信パルスの各々についてタイミン
グ及び振幅を決定する。各々の送信パルスの振幅は、ア
ポダイゼーション発生回路（図示されていない）によっ
て発生される。次いで、パルサ２４は送信パルスをＴ／
Ｒスイッチ１８を介してトランスデューサ・アレイ１０
の素子１２の各々へ送り、これにより、トランスデュー
サ・アレイに存在している可能性のある高電圧から時間
−利得制御（ＴＧＣ）増幅器２８を保護する。送信フォ
ーカス時間遅延及びアポダイゼーション重みを従来の方
式で適当に調節することにより、超音波ビームを方向付
けすると共にフォーカスさせて、送信ビームを形成する
ことができる。Under the command of the master controller 20,
Transmitter 14 includes a transducer 14 such that the ultrasonic energy is transmitted as a directional focused beam.
The array 10 is driven. To accomplish this, the transmit beamformer 26 provides a number of pulsars 24 with respective time delays. Master controller 20
Determines the conditions under which the acoustic pulse is transmitted. With this information, transmit beamformer 26 determines the timing and amplitude for each of the transmit pulses to be generated by pulser 24. The amplitude of each transmit pulse is generated by an apodization generation circuit (not shown). Next, the pulser 24 changes the transmission pulse to T /
Transducer array 10 via R-switch 18
, Which protects the time-gain control (TGC) amplifier 28 from high voltages that may be present in the transducer array. By appropriately adjusting the transmission focus time delay and the apodization weight in a conventional manner, the ultrasound beam can be directed and focused to form the transmission beam.

【００２１】超音波エネルギの各々のバーストによって
発生されるエコー信号は、各々の送信ビームに沿った連
続したレンジ（距離）に位置する物体から反射したもの
である。これらのエコー信号は、各々のトランスデュー
サ素子１２によって別々に検知される。特定の時間点に
おけるエコー信号の大きさのサンプルが、特定のレンジ
において生じた反射の量を表す。反射点と各々のトラン
スデューサ素子１２との間の伝播経路に差があるので、
エコー信号は同時には検出されず、また各エコー信号の
振幅は等しくない。受信器１６は、各々の受信チャネル
に設けられているそれぞれのＴＧＣ増幅器２８を介して
別々のエコー信号を増幅する。ＴＧＣ増幅器２８によっ
て提供される増幅の量は、制御線（図示されていない）
を介して制御される。次いで、増幅されたエコー信号は
受信ビームフォーマ３０へ供給される。受信ビームフォ
ーマの各々の受信用チャネルは、それぞれのＴＧＣ増幅
器２８によってそれぞれ１つのトランスデューサ素子１
２に結合されている。The echo signal generated by each burst of ultrasonic energy is reflected from objects located in a continuous range (distance) along each transmitted beam. These echo signals are detected separately by each transducer element 12. A sample of the magnitude of the echo signal at a particular time point represents the amount of reflection that has occurred in a particular range. Since there is a difference in the propagation path between the reflection point and each transducer element 12,
The echo signals are not detected simultaneously, and the amplitude of each echo signal is not equal. The receiver 16 amplifies separate echo signals via respective TGC amplifiers 28 provided in respective reception channels. The amount of amplification provided by TGC amplifier 28 is controlled by a control line (not shown).
Is controlled via Next, the amplified echo signal is supplied to the reception beam former 30. Each receive channel of the receive beamformer is connected to a respective transducer element 1 by a respective TGC amplifier 28.
2 are connected.

【００２２】マスタ・コントローラ２０の指令の下で、
受信ビームフォーマ３０は、送信されたビームの方向を
追跡し、各々のビームに沿った一連のレンジにおけるエ
コー信号をサンプリングする。受信ビームフォーマ３０
は、各々の増幅されたエコー信号に対して適正な時間遅
延及び受信時アポダイゼーション重みを付与し、これら
の信号を加算して、１つの超音波ビームに沿ったある特
定のレンジに位置する点から反射した全超音波エネルギ
を正確に示すエコー信号を形成する。受信フォーカス時
間遅延は、特殊なハードウェアを用いて実時間で算出さ
れるか、又はルックアップ・テーブルから読み出され
る。受信チャネルはまた、受信されたパルスをフィルタ
リングするための回路を有している。その後、時間遅延
された受信信号が加算される。Under the command of the master controller 20,
Receive beamformer 30 tracks the direction of the transmitted beam and samples the echo signals in a series of ranges along each beam. Receive beamformer 30
Assigns the appropriate time delay and reception apodization weight to each amplified echo signal, sums these signals, and places them in a particular range along one ultrasonic beam. An echo signal is formed that accurately indicates the total reflected ultrasonic energy. The receive focus time delay is calculated in real time using special hardware or read from a look-up table. The receive channel also has circuitry for filtering the received pulses. Then, the time-delayed reception signals are added.

【００２３】図１に示すシステムにおいて、受信ビーム
フォーマの出力信号の周波数は、復調器３１によってベ
ースバンドにシフトされる。これを達成する１つの方法
は、入力信号に複素正弦ｅｘｐ（ｉ２πｆd ｔ）を乗算
するものである。ここで、ｆ d は、信号のスペクトルを
ベースバンドに移動させるのに要求される周波数シフト
である。次いで、ビーム加算され復調された信号は、信
号処理器３２へ供給され、信号処理器３２は、加算され
た受信信号を表示データへ変換する。Ｂモード（グレイ
・スケール）では、表示データは、エッジ強調及び対数
圧縮等の何らかの追加の処理を行った後の信号の包絡線
である。スキャン・コンバータ３４が、信号処理器３２
から表示データを受け取り、このデータを表示に望まし
い画像へ変換する。具体的には、スキャン・コンバータ
３４は、音響画像データを極座標（Ｒ−θ）のセクタ・
フォーマット又はデカルト座標リニア・アレイから、適
当にスケーリングされたデカルト座標の表示ピクセル・
データへ、ビデオ・レートで変換する。次いで、これら
のスキャン変換された音響データは、表示のため表示モ
ニタ２２へ供給され、表示モニタ２２は、Ｂモード信号
の包絡線の時間変化振幅をグレイ・スケールとして映像
化する。各々の送信ビームについてそれぞれの走査線が
表示される。In the system shown in FIG.
The frequency of the output signal of the former is
Shifted to the lower band. One way to achieve this
Is a complex sine exp (i2πfd multiply t)
Is what you do. Where f d Gives the spectrum of the signal
Frequency shift required to move to baseband
It is. Next, the beam-added and demodulated signal is
Signal processor 32, the signal processor 32 adds
The received signal is converted into display data. B mode (gray
・ Scale), display data is edge enhancement and logarithm
Signal envelope after some additional processing such as compression
It is. The scan converter 34 is the signal processor 32
Receive display data from
To a new image. Specifically, scan converters
Reference numeral 34 denotes a sector of polar coordinates (R-θ) which is
From the format or Cartesian linear array,
Display pixel in Cartesian coordinates scaled
Convert to data at video rate. Then these
The scan-converted acoustic data of the
The display monitor 22 supplies the B-mode signal
Time-varying amplitude of the envelope of the image as gray scale
Become Each scan line for each transmit beam
Is displayed.

【００２４】図２は、米国特許出願第０９／０６３，１
０９号に開示されている形式の超音波イメージング・シ
ステムを示している。このシステムでは、送信開口内の
各々のトランスデューサ素子が、基本系列を符号化した
系列を用いてパルス駆動される。符号化された系列にお
ける各々のパルスは、通常、チップ（chip）と呼ばれて
いる。基本系列はＮ桁の送信符号を用いて位相符号化さ
れて、Ｎチップの符号化された系列を形成し、これは送
信系列メモリ３６に記憶される。送信系列メモリ３６か
ら読み出された各々の符号化された系列は、それぞれの
送信ファイアリングの際に多数のパルサ２４の駆動を制
御する。例えば、各トランスデューサ素子は、所望の送
信焦点位置にフォーカスされている１回目の送信ファイ
アリングの際には第１の符号化された系列に従ってパル
ス駆動され、同じ送信焦点位置にフォーカスされている
２回目の送信ファイアリングの際には第２の符号化され
た系列に従ってパルス駆動される。第１及び第２の符号
化された系列は、第１及び第２の送信符号を基本系列と
それぞれ畳み込みすることにより形成され、即ち、送信
符号を用いて基本系列を位相符号化することにより形成
される。好ましい実施態様によれば、第１及び第２の送
信符号は相補的ゴレイ・コード、即ち、［１，１］及び
［１，−１］のゴレイ・コード対であり、パルサ２４は
バイポーラ・パルサである。FIG. 2 is a cross-sectional view of US patent application Ser.
9 illustrates an ultrasound imaging system of the type disclosed in US Pat. In this system, each transducer element in the transmit aperture is pulsed using a sequence that encodes the base sequence. Each pulse in the encoded sequence is commonly called a chip. The base sequence is phase encoded using an N-digit transmission code to form an N-chip encoded sequence, which is stored in the transmission sequence memory 36. Each of the encoded sequences read from the transmission sequence memory 36 controls the driving of a number of pulsars 24 during each transmission firing. For example, each transducer element is pulse-driven according to a first encoded sequence during the first transmission firing, which is focused on a desired transmission focal position, and is focused on the same transmission focal position. At the time of the second transmission firing, pulse driving is performed in accordance with the second encoded sequence. The first and second encoded sequences are formed by convolving the first and second transmission codes with the basic sequence, respectively, ie, by phase encoding the basic sequence using the transmission codes. Is done. According to a preferred embodiment, the first and second transmission codes are complementary Golay codes, ie, [1,1] and [1, -1] Golay code pairs, and pulsar 24 is a bipolar pulsar. It is.

【００２５】パルサ２４は、発生される超音波エネルギ
が各回の送信ファイアリング毎に１つのビームにフォー
カスされるように、トランスデューサ・アレイ１０の素
子１２を駆動する。これを達成するためには、ルックア
ップ・テーブル３８からの送信フォーカス時間遅延が、
パルサによって発生されるそれぞれのパルス波形に付与
される。送信フォーカス時間遅延を従来の同様に適当に
調節することにより、超音波ビームを多数の送信焦点位
置にフォーカスさせて、画像平面における走査を行うこ
とができる。各回の送信毎に、トランスデューサ素子１
２からのエコー信号は、受信ビームフォーマのそれぞれ
の受信チャネル４０へ供給される。各々の受信チャネル
は、アナログ−ディジタル変換器（図示されていない）
を含んでいる。マスタ・コントローラ２０（図１）の指
令下で、受信ビームフォーマ３０（図１）は、送信され
たビームの方向を追跡する。受信ビームフォーマ・メモ
リ４２が、受信されたエコー信号に対して適正な受信フ
ォーカス時間遅延を付与し、これらの信号を加算して、
特定の送信焦点位置から反射された全超音波エネルギを
正確に表す合成エコー信号を形成する。時間遅延された
受信信号は、各回の送信ファイアリングについて受信加
算器４４で加算される。The pulser 24 drives the elements 12 of the transducer array 10 such that the generated ultrasonic energy is focused on one beam for each transmission firing. To achieve this, the transmit focus time delay from lookup table 38 is
Applied to each pulse waveform generated by the pulser. By appropriately adjusting the transmission focus time delay in the same manner as in the related art, the ultrasound beam can be focused on a number of transmission focal positions and scanning in the image plane can be performed. For each transmission, transducer element 1
2 are supplied to the respective receiving channels 40 of the receiving beamformer. Each receive channel is an analog-to-digital converter (not shown)
Contains. Under the direction of master controller 20 (FIG. 1), receive beamformer 30 (FIG. 1) tracks the direction of the transmitted beam. A receive beamformer memory 42 provides an appropriate receive focus time delay to the received echo signals, adds these signals,
Form a composite echo signal that accurately represents the total ultrasound energy reflected from a particular transmit focal position. The time-delayed reception signal is added by the reception adder 44 for each transmission firing.

【００２６】相次ぐファイアリングからの加算された受
信信号は、デコード用フィルタ４６へ供給される。デコ
ード用フィルタ４６は、１回目の送信ファイアリングに
ついては第１の加算された受信信号を第１の受信符号と
相関させ、２回目の送信ファイアリングについては第２
の加算された受信信号を第２の受信符号と相関させる。
同じ送信焦点位置にフォーカスされた１回目及び２回目
の送信ファイアリングから導き出されたフィルタリング
された信号は、ベクトル加算器５０で加算され、次い
で、加算されフィルタリングされた信号は復調されて、
信号処理器３２（図１）へ供給される。Ｂモードでは、
信号処理には、包絡線検出、エッジ強調及び対数圧縮が
含まれている。信号処理及びスキャン変換の後に、表示
モニタ２２（図１）上に１本の走査線が表示される。以
上の手順を繰り返して、各々の送信焦点位置についてそ
れぞれの走査線が表示されるようにする（各々のビーム
角度毎に１つの送信焦点位置がある場合）か、又は各々
のベクトルについてそれぞれの走査線が表示されるよう
にする（各々のビーム角度毎に多数の送信焦点位置があ
る場合）。The received signals added from successive firings are supplied to a decoding filter 46. The decoding filter 46 correlates the first added received signal with the first received code for the first transmission firing, and performs the second transmission firing for the second transmission firing.
Is correlated with the second received code.
The filtered signals derived from the first and second transmission firings focused on the same transmission focal position are added in a vector adder 50, and the added and filtered signals are then demodulated,
The signal is supplied to the signal processor 32 (FIG. 1). In B mode,
Signal processing includes envelope detection, edge enhancement, and logarithmic compression. After signal processing and scan conversion, one scan line is displayed on the display monitor 22 (FIG. 1). The above procedure is repeated so that each scan line is displayed for each transmission focal position (when there is one transmission focal position for each beam angle), or each scan is performed for each vector. Lines are displayed (if there are multiple transmit focal positions for each beam angle).

【００２７】図２に示すシステムでは、第１のゴレイ符
号化された系列からのエコーが完全に受信されたら直ち
に、第２のゴレイ符号化された系列が送信される。その
結果、フレーム・レートは、従来のイメージングと比較
して２倍分低下する。なぜならば、従来のイメージング
では焦点ゾーン当たり１回のファイアリングしか必要で
なかったのに対し、各々の送信焦点ゾーン毎に２回の往
復遅延付きファイアリング（即ち、間に往復伝播遅延を
有する２回のファイアリング）が必要だからである。In the system shown in FIG. 2, the second Golay coded sequence is transmitted as soon as the echo from the first Golay coded sequence is completely received. As a result, the frame rate is reduced by a factor of two compared to conventional imaging. This is because conventional imaging required only one firing per focal zone, whereas two firings with a round trip delay for each transmit focal zone (ie, two round trips with a round trip propagation delay in between). Firing) is necessary.

【００２８】図３は、本発明の好ましい実施態様による
医用超音波イメージング・システムのブロック図であ
る。このイメージング・システムは、浅い送信焦点ゾー
ン（一般的には、妥当なＳＮＲを有している）をイメー
ジングするときには、従来の方式で動作する。しかしな
がら、深い送信焦点ゾーン（一般的には、不適当なＳＮ
Ｒを有している）については、このシステムは、ゴレイ
符号化励起を用いる。FIG. 3 is a block diagram of a medical ultrasound imaging system according to a preferred embodiment of the present invention. The imaging system operates in a conventional manner when imaging a shallow transmit focal zone (typically having a reasonable SNR). However, a deep transmit focus zone (typically an improper SN
R), the system uses Golay coded excitation.

【００２９】簡潔にするため、図３では、図２の構成要
素１０、１８、２４、３６、３８、４０及び４２につい
ては繰り返さない。しかしながら、本発明を理解するた
めに、図３に示されている構成要素は、図２からの前述
の構成要素と組み合わされることを理解されたい。従っ
て、以下の説明では、図２及び図３の両方を参照する。For simplicity, FIG. 3 does not repeat the components 10, 18, 24, 36, 38, 40 and 42 of FIG. However, it is to be understood that the components shown in FIG. 3 are combined with the previously described components from FIG. 2 for an understanding of the present invention. Therefore, the following description refers to both FIG. 2 and FIG.

【００３０】本発明の好ましい実施の形態では、第１及
び第２の直交するゴレイ対を、これらの送信のそれぞれ
の開始の間に往復伝播遅延がない状態で送信することに
より、ゴレイ符号化励起における２倍のフレーム・レー
トの低下が回復される。具体的には、本発明の好ましい
実施の形態によれば、２つの直交するゴレイ対の系列
［Ａ1 ，Ａ2 ］及び［Ｂ1 ，Ｂ2 ］をそれぞれの送信焦
点ゾーンへ送信する。このとき、第２のゾーンへ送信さ
れるゴレイ対［Ｂ1 ，Ｂ2 ］は、第１の送信焦点ゾーン
へのゴレイ対［Ａ1 ，Ａ2 ］の送信の開始から短時間の
後に開始される。Ａ1 及びＢ1 を往復伝播遅延のない状
態で送信することにより、これら２回の送信からのエコ
ーの間に重なりが生じ、このことはまた、Ａ2 及びＢ2
についても同様である。これらの重なりは、分離を回復
すると共に２つの送信焦点位置を適正にビーム形成する
ために、受信フィルタリングで除去されなければならな
い。受信フィルタリングは、各々の焦点ゾーンについて
１つずつ、２つの並列の経路に従う。In a preferred embodiment of the invention, the Golay coded excitation is transmitted by transmitting the first and second orthogonal Golay pairs with no round-trip propagation delay between the start of each of these transmissions. The double frame rate reduction in is recovered. Specifically, according to a preferred embodiment of the present invention, two orthogonal Golay pair sequences [A 1 , A 2 ] and [B 1 , B 2 ] are transmitted to their respective transmission focal zones. At this time, the Golay pair [B 1 , B 2 ] transmitted to the second zone starts a short time after the start of transmission of the Golay pair [A 1 , A 2 ] to the first transmission focal zone. You. Transmitting A 1 and B 1 without round-trip propagation delay creates an overlap between the echoes from these two transmissions, which also results in A 2 and B 2
The same applies to. These overlaps must be removed by receive filtering to restore separation and properly beamform the two transmit focal positions. Receive filtering follows two parallel paths, one for each focal zone.

【００３１】各回のファイアリングの際に、（図２を参
照）バイポーラ・パルサ２４は、送信系列メモリ３６に
よって又は特殊なハードウェアによって供給されるゴレ
イ符号化された基本系列によって励起される。送信系列
メモリ３６からのゴレイ符号化された基本系列及びルッ
クアップ・テーブル３８によって供給される送信フォー
カス遅延に応答して、パルサ２４は、送信開口を構成す
るそれぞれのトランスデューサ素子１２に対してゴレイ
符号化されたパルス系列を供給する。図４は、トランス
デューサ素子１２を駆動するために送信メモリ３６に記
憶されている上述のような基本系列の１つを示してい
る。ゴレイ符号化された基本系列の各々における＋１及
び−１の要素は、バイポーラ・パルサによって反対の位
相を有するパルスへ変換される。At each firing, the bipolar pulser 24 (see FIG. 2) is excited by a transmit sequence memory 36 or by a Golay coded basic sequence supplied by special hardware. In response to the Golay-encoded base sequence from the transmit sequence memory 36 and the transmit focus delay provided by the look-up table 38, the pulser 24 applies a Golay code to each transducer element 12 comprising the transmit aperture. To provide a pulse sequence. FIG. 4 shows one of the basic sequences as described above stored in the transmission memory 36 for driving the transducer element 12. The +1 and -1 elements in each of the Golay encoded elementary sequences are converted by the bipolar pulser into pulses having opposite phases.

【００３２】直交するゴレイ・コード対は、直接送信さ
れるのではなく、先ず、これらの系列をオーバサンプリ
ング（典型的には、４０ＭＨｚで、又はｄｔ＝０．０２
５マイクロ秒の時間でのサンプル）し、次いで、オーバ
サンプリング系列を基本系列と畳み込みして、直交する
ゴレイ符号化された基本系列を形成することにより送信
される。各々の直交するゴレイ符号化された基本系列
は、基本系列の適正な選択によりそのスペクトルがトラ
ンスデューサの通過帯域によりよく一致するので、遥か
に効率的に送信することができる。The orthogonal Golay code pairs are not transmitted directly, but first oversample these sequences (typically at 40 MHz or dt = 0.02
5 microseconds) and then transmitted by convolving the oversampling sequence with the base sequence to form an orthogonal Golay coded base sequence. Each orthogonal Golay-encoded base sequence can be transmitted much more efficiently because with proper selection of the base sequence, its spectrum better matches the passband of the transducer.

【００３３】図４は、等間隔のバイポーラ・パルスの系
列で各々のトランスデューサ素子１２を励起することに
よる送信波形の形成を示している。このパルス系列は、
送信メモリ３６に記憶されておりバイポーラ・パルサ２
４によって供給される＋１及び−１から成る系列によっ
て指定される。図４は、送信メモリ３６に記憶されてい
る８つのサンプルしか示していないが、実際には、送信
メモリは、例えば４０ＭＨｚのサンプリング・レートで
読み出される６４、１２８又はそれ以上のサンプルを記
憶している。２つのゴレイ・コード対［＋１，＋１］及
び［＋１，−１］、並びに［−１，＋１，＋１，−１］
の基本系列については、ゴレイ符号化された基本系列
［−１，＋１，＋１，−１，−１，＋１，＋１，−１］
が１回目のファイアリングについて送信メモリ３６に記
憶される。２回目のファイアリングについては、ゴレイ
符号化された基本系列［−１，＋１，＋１，−１，＋
１，−１，−１，＋１］が送信メモリに記憶される。FIG. 4 illustrates the formation of a transmit waveform by exciting each transducer element 12 with a sequence of equally spaced bipolar pulses. This pulse sequence is
Bipolar pulsar 2 stored in transmission memory 36
Specified by the sequence of +1 and -1 supplied by 4. Although FIG. 4 shows only eight samples stored in the transmit memory 36, in practice, the transmit memory stores 64, 128 or more samples read at a sampling rate of, for example, 40 MHz. I have. Two Golay code pairs [+ 1, + 1] and [+ 1, -1] and [-1, + 1, + 1, -1]
, The Golay-encoded basic sequence [-1, + 1, + 1, -1, -1, -1, + 1, + 1, -1]
Is stored in the transmission memory 36 for the first firing. For the second firing, the Golay-encoded basic sequence [-1, + 1, + 1, -1, -1, +
[-1, -1, -1, + 1] is stored in the transmission memory.

【００３４】図５〜図８は、基本系列と、オーバサンプ
リング後の１対のゴレイ系列の一方との畳み込みからの
送信用の（ゴレイ符号化された）基本系列の形成を示し
ている。図５には、ゴレイ系列［＋１，−１］が示され
ている。基本系列は、結果として得られる超音波のパル
ス形状及びスペクトル・エネルギを最適化するように設
計されている。図６に示す実例では、基本系列は、極性
［＋１，＋１，＋１，＋１，＋１，＋１，−１，−１，
−１，−１，−１，−１］を有するパルスの系列となっ
ている。１回目のファイアリングでは、基本系列は、ゴ
レイ・コード［＋１，−１］に対応しているオーバサン
プリング後のゴレイ系列（図７を参照）と畳み込みされ
る。結果として得られるゴレイ符号化された基本系列を
図８に示す。２回目のファイアリングでは、基本系列
は、ゴレイ・コード［＋１，＋１］に対応しているオー
バサンプリング後のゴレイ系列（図示されていない）と
畳み込みされる。結果として得られるゴレイ符号化され
た基本系列を図９に示す。ゴレイ符号化された基本系列
は、予め算出されており、送信系列メモリ３６（図２）
に記憶されている。送信系列は、トランスデューサ素子
を励起した後に、各回のファイアリング毎にゴレイ系列
によって決定される極性を有する超音波パルスの系列を
生ずる。FIGS. 5 to 8 show the formation of a (Golay-encoded) basic sequence for transmission from the convolution of the basic sequence with one of a pair of Golay sequences after oversampling. FIG. 5 shows a Golay sequence [+1, -1]. The base sequence is designed to optimize the pulse shape and spectral energy of the resulting ultrasound. In the example shown in FIG. 6, the basic sequence has polarities [+1, +1, +1, +1, +1, +1, -1, -1, -1,
−1, −1, −1, −1]. In the first firing, the basic sequence is convolved with the Golay sequence after oversampling corresponding to the Golay code [+1, -1] (see FIG. 7). The resulting Golay coded base sequence is shown in FIG. In the second firing, the basic sequence is convolved with an oversampled Golay sequence (not shown) corresponding to the Golay code [+1, +1]. The resulting Golay-encoded basic sequence is shown in FIG. The Golay-encoded basic sequence is calculated in advance, and is stored in the transmission sequence memory 36 (FIG. 2).
Is stored in The transmission sequence produces a sequence of ultrasound pulses having a polarity determined by the Golay sequence after each firing, after exciting the transducer elements.

【００３５】各回のファイアリング毎に、得られたフォ
ーカスされたビームからのエコー信号が、受信開口を構
成するトランスデューサ素子によって電気信号へ変換さ
れる。これらの受信信号は、受信チャネル４０（図２）
において、増幅されると共に、特殊なハードウェアによ
って実時間で算出されるか又はルックアップ・テーブル
から供給される受信フォーカス時間遅延４２（図２）に
従って時間遅延される。次いで、増幅され遅延された信
号は、受信ビーム加算器４４（図２）によって加算され
る。At each firing, the obtained echo signal from the focused beam is converted into an electric signal by a transducer element constituting a receiving aperture. These received signals are received by a receiving channel 40 (FIG. 2).
And is time delayed according to a receive focus time delay 42 (FIG. 2) calculated in real time by special hardware or supplied from a look-up table. The amplified and delayed signals are then added by a receive beam adder 44 (FIG. 2).

【００３６】２つの直交するゴレイ式の系列の対［Ａ
1 ，Ａ2 ］及び［Ｂ1 ，Ｂ2 ］がそれぞれの送信焦点ゾ
ーンへ送信される場合には、加算されている受信信号Ｒ
1 及びＲ2 が、１対のゴレイ・デコーダによってデコー
ドされる。ここで、Ｒ1 ＝Ａ1＋Ｂ1 は、Ａ1 送信から
のエコー及びＢ1 送信からのエコーの重ね合わせを表し
ており、Ｒ2 ＝Ａ2 ＋Ｂ2 は、Ａ2 送信からのエコー及
びＢ2 送信からのエコーの重ね合わせを表している。図
３に示すように、第１のゴレイ・デコーダはデコード用
フィルタ５２とベクトル加算器５４とを含んでおり、第
２のゴレイ・デコーダはデコード用フィルタ５６とベク
トル加算器５８とを含んでいる。加算されている受信信
号Ｒ1 はデコード用フィルタ５２に供給されると共にデ
コード用フィルタ５６に供給されて、デコード用フィル
タ５２は該加算されている受信信号Ｒ1 を受信符号Ａ1
と相関させ、またデコード用フィルタ５６は該加算され
ている受信信号Ｒ1 を受信符号Ｂ1 と相関させる。受信
符号は、フィルタ係数メモリ４８によってフィルタ係数
の形態で供給される。受信の際には、時間反転されたオ
ーバサンプリング後の系列をフィルタ係数として用いる
（ＦＩＲフィルタにおける相関を実現するために時間が
反転されている。）。Ａ1 によってフィルタリングする
と、A pair of two orthogonal Golay-type sequences [A
1 , A 2 ] and [B 1 , B 2 ] are transmitted to their respective transmission focal zones, the added received signal R
1 and R 2, is decoded by a pair of Golay decoder. Here, R 1 = A 1 + B 1 represents the superposition of the echo from the A 1 transmission and the echo from the B 1 transmission, and R 2 = A 2 + B 2 represents the echo from the A 2 transmission and B This represents the superposition of echoes from two transmissions. As shown in FIG. 3, the first Golay decoder includes a decoding filter 52 and a vector adder 54, and the second Golay decoder includes a decoding filter 56 and a vector adder 58. . The added reception signal R 1 is supplied to the decoding filter 52 and also to the decoding filter 56, and the decoding filter 52 converts the added reception signal R 1 into a reception code A 1
And the decoding filter 56 correlates the added received signal R 1 with the received code B 1 . The received code is supplied by the filter coefficient memory 48 in the form of filter coefficients. At the time of reception, the time-reversed sequence after oversampling is used as a filter coefficient (the time is reversed to realize the correlation in the FIR filter). Filtering by A 1,

【００３７】[0037]

【数３】 (Equation 3)

【００３８】が得られ、これはベクトル加算器５４に記
憶される。同様に、Ｂ1 によってフィルタリングする
と、Is obtained and stored in the vector adder 54. Similarly, when filtered by B 1,

【００３９】[0039]

【数４】 (Equation 4)

【００４０】が得られ、これはベクトル加算器５８に記
憶される。続いて、加算されている受信信号Ｒ2 はデコ
ード用フィルタ５２に供給されると共にデコード用フィ
ルタ５６に供給されて、デコード用フィルタ５２は該加
算されている受信信号Ｒ2 を受信符号Ａ2 と相関させ、
またデコード用フィルタ５６は該加算されている受信信
号Ｒ2 を受信符号Ｂ2 と相関させる。Ａ2 によってフィ
ルタリングすると、Which is stored in the vector adder 58. Subsequently, the added reception signal R 2 is supplied to the decoding filter 52 and also to the decoding filter 56, and the decoding filter 52 converts the added reception signal R 2 into a reception code A 2 . Correlate,
The decoding filter 56 correlates the added received signal R 2 with the received code B 2 . Filtering by A 2,

【００４１】[0041]

【数５】 (Equation 5)

【００４２】が得られ、これをベクトル加算器５４で加
算すると、Is obtained, and when this is added by the vector adder 54,

【００４３】[0043]

【数６】 (Equation 6)

【００４４】が得られ、焦点ゾーンＡについての信号が
分離されてゴレイ・デコードされている。同様に、Ｂ2
によってフィルタリングすると、The signals for the focal zone A are separated and Golay-decoded. Similarly, B 2
Filtering by

【００４５】[0045]

【数７】 (Equation 7)

【００４６】が得られ、これをベクトル加算器５８で加
算すると、Is obtained, and when this is added by the vector adder 58,

【００４７】[0047]

【数８】 (Equation 8)

【００４８】が得られ、焦点ゾーンＢについての信号が
分離されてゴレイ・デコードされている。本発明の好ま
しい実施態様では、各々のデコード用フィルタは、帯域
フィルタ処理も行うそれぞれのＦＩＲ（有限インパルス
応答）フィルタを含んでおり、各々のベクトル加算器
は、それぞれのＦＩＲフィルタの出力に結合された入力
を有するそれぞれのバッファ・メモリを含んでいる。重
なり合ったエコー信号の各々の対について、それぞれ１
組のフィルタ・タップがフィルタ係数メモリ４８から読
み出され、それぞれのＦＩＲフィルタへ書き込まれる。The signals for the focal zone B are separated and Golay-decoded. In a preferred embodiment of the invention, each decoding filter includes a respective FIR (finite impulse response) filter that also performs bandpass filtering, and each vector adder is coupled to the output of a respective FIR filter. A buffer memory having respective inputs. 1 for each pair of overlapping echo signals
The set of filter taps is read from the filter coefficient memory 48 and written to the respective FIR filters.

【００４９】各回のファイアリング毎に、送信の際に用
いられたゴレイ符号化された基本系列に対応しているオ
ーバサンプリング後のゴレイ系列を用いてフィルタリン
グが行われる。時間反転されたオーバサンプリング後の
ゴレイ系列は、メモリ４８に記憶されており、適当な時
刻にデコード用フィルタ５２及び５６へ供給される。デ
コード用フィルタは、以下の相関を実行するＦＩＲフィ
ルタである。At each firing, filtering is performed using an oversampled Golay sequence corresponding to the Golay-encoded basic sequence used at the time of transmission. The time-reversed Golay sequence after oversampling is stored in the memory 48 and supplied to the decoding filters 52 and 56 at an appropriate time. The decoding filter is an FIR filter that performs the following correlation.

【００５０】[0050]

【数９】 (Equation 9)

【００５１】ここで、＊は畳み込みを示しており、上付
きのバーは共役関係を示している（ｘ及びｙが複素数で
ある場合）。相関の結果は、それぞれベクトル加算器５
４及び５８で加算されて、デコードされた信号を形成
し、これらの信号は更なる処理のためにマルチプレクサ
６０を介して順次Ｂモード・プロセッサ３２（図１）へ
供給される。ＳＮＲが向上すること以外では、デコード
後のゴレイ・パルスは、ゴレイ符号化された基本系列の
代わりに基本系列を送信することにより得られるものと
実質的に同じである。Here, * indicates convolution, and a superscript bar indicates a conjugate relationship (when x and y are complex numbers). The result of the correlation is calculated by the vector adder 5
4 and 58 form the decoded signals, which are sequentially provided to B-mode processor 32 (FIG. 1) via multiplexer 60 for further processing. Except for an increase in SNR, the decoded Golay pulse is substantially the same as that obtained by transmitting the base sequence instead of the Golay-encoded base sequence.

【００５２】ゴレイ・コードの主な利点は、符号の送信
のために、アポダイズされたチャープ（chirp ）等のそ
の他の符号を送信することが必要なより高価なディジタ
ル−アナログ変換器に対して、バイポーラ・パルサを利
用することにある。加えて、ゴレイ・コードは理論的に
はレンジ・ローブを有していないが、このことは他のど
の符号にも当てはまらない。The main advantage of Golay codes is that, for the more expensive digital-to-analog converters that need to transmit other codes, such as an apodized chirp, for transmitting the codes. Use of bipolar pulsar. In addition, the Golay code theoretically has no range lobes, but this is not the case with any other code.

【００５３】このイメージング・システムはまた、ＲＦ
エコー信号をベースバンドに復調させると共にビーム加
算の前又は後にダウンサンプリングすることにより動作
することもできる。この場合には、相関のために記憶さ
れているオーバサンプリング後のゴレイ系列もまた、ベ
ースバンドに復調されると共にダウンサンプリングされ
る。The imaging system also includes an RF
It may also operate by demodulating the echo signal to baseband and down-sampling before or after beam addition. In this case, the oversampled Golay sequence stored for correlation is also demodulated to baseband and downsampled.

【００５４】直交するゴレイ符号化励起に用いられる２
つの送信焦点ゾーンは、同一のビーム・ベクトルに沿っ
ていてもよいし、異なるビーム・ベクトルに沿っていて
もよい。前者の場合には、スキャン・コントローラ（図
示されていない）が、より深いゾーンについての加算器
の出力信号を指示し、この出力信号をトランケート（打
ち切り）して、適当なレンジ位置においてより浅いゾー
ンについての加算器の出力信号にアペンド（追加）し、
表示される前に１本の走査線を形成する。後者の場合に
は、２つの焦点ゾーンの各々が、それぞれの走査線に対
応する。（直交する）ゴレイ符号化励起がより深いゾー
ンにおいてのみ用いられるときには、より浅い領域に従
来のゾーンが存在していてもよい。2 used for orthogonal Golay coded excitation
The two transmit focus zones may be along the same beam vector or along different beam vectors. In the former case, a scan controller (not shown) indicates the output signal of the adder for the deeper zone and truncates this output signal to a shallower zone at the appropriate range position. Append to the output signal of the adder for
One scanning line is formed before being displayed. In the latter case, each of the two focal zones corresponds to a respective scan line. When (orthogonal) Golay coded excitation is used only in deeper zones, conventional zones may be present in shallower regions.

【００５５】本発明のいくつかの好ましい特徴について
のみここに例示し説明したが、当業者には多くの改変及
び変更が想到されよう。例えば、本発明は、２相の符号
を用いることに限定されておらず、多相の符号を代替的
に用いることができる。加えて、ここに記載した方法
は、直交する相補的な組を用いて２つよりも多い焦点ゾ
ーンに拡張することもできる。更に、ゴレイ符号化を個
別の受信サブ開口に対して用いて、ダイナミック・フォ
ーカシングの影響を減少させ得ることは明らかである。
例えば、受信開口を単一の送信イベントについて２つ又
はそれよりも多いサブ開口に分割することができ、全体
的な受信開口が同一であれば、対としてまとめられる送
信イベントについてサブ開口を異なったものとすること
が可能である。各回の送信イベント毎に、受信信号を各
々のサブ開口についてビーム形成し、それぞれのサブ開
口についてビーム形成された信号をフィルタリングした
後に、それぞれのサブ開口のフィルタリング後の信号を
加算する。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨の
範囲内に含まれるこれらのようなすべての改変及び変更
を網羅することを意図しているものと理解すべきであ
る。While only certain preferred features of the invention have been illustrated and described herein, many modifications and changes will occur to those skilled in the art. For example, the present invention is not limited to using two-phase codes, but may instead use multi-phase codes. In addition, the methods described herein can be extended to more than two focal zones using orthogonal complementary sets. Further, it is clear that Golay coding can be used for the individual receive sub-apertures to reduce the effects of dynamic focusing.
For example, the receive aperture can be divided into two or more sub-openings for a single transmit event, and if the overall receive aperture is the same, the sub-openings may be different for transmit events that are grouped together. It is possible. For each transmission event, the received signal is beam-formed for each sub-aperture, the beam-formed signal is filtered for each sub-aperture, and the filtered signals of each sub-aperture are added. It is, therefore, to be understood that the appended claims are intended to cover all such modifications and changes as fall within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明を組み込むようにプログラムすることの
できる超音波イメージング・システムのブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of an ultrasound imaging system that can be programmed to incorporate the present invention.

【図２】米国特許出願第０９／０６３，１０９号に開示
されている発明による超音波イメージング・システムの
ブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an ultrasound imaging system according to the invention disclosed in US patent application Ser. No. 09 / 063,109.

【図３】本発明の好ましい実施態様に従って、トランス
デューサ素子に対する重なり合ったゴレイ符号化励起及
び対応する受信波形の並列デコーディングを用いた超音
波イメージング・システムの一部のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a portion of an ultrasound imaging system using overlapped Golay coded excitation for transducer elements and corresponding parallel decoding of received waveforms, in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

【図４】本発明による単一のトランスデューサ素子につ
いてゴレイ符号化励起のための構成を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration for Golay coded excitation for a single transducer element according to the present invention.

【図５】本発明の好ましい実施態様によるゴレイ・コー
ド系列を示すパルス線図である。FIG. 5 is a pulse diagram showing a Golay code sequence according to a preferred embodiment of the present invention.

【図６】本発明の好ましい実施態様による基本系列を示
すパルス線図である。FIG. 6 is a pulse diagram showing a basic sequence according to a preferred embodiment of the present invention.

【図７】本発明の好ましい実施態様によるオーバサンプ
リング後のゴレイ・コード系列を示すパルス線図であ
る。FIG. 7 is a pulse diagram showing a Golay code sequence after oversampling according to a preferred embodiment of the present invention.

【図８】本発明の好ましい実施態様によるゴレイ符号化
された１対の基本系列を示すパルス線図である。FIG. 8 is a pulse diagram showing a pair of Golay-encoded base sequences according to a preferred embodiment of the present invention.

【図９】本発明の好ましい実施態様によるゴレイ符号化
された１対の基本系列を示すパルス線図である。FIG. 9 is a pulse diagram showing a pair of Golay encoded elementary sequences according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 超音波散乱体をイメージングするシステ
ムにおいて、 多数のトランスデューサ素子を含んでいる超音波トラン
スデューサ・アレイと、 前記トランスデューサ・アレイに、それぞれ第１乃至第
４の符号系列から導き出された第１乃至第４の符号化パ
ルス系列のビームを送信させるようにプログラムされて
いる送信ビームフォーマであって、前記第１及び第２の
符号系列は第１の相補対であり、第３及び第４の符号系
列は第２の相補対であり、前記第１及び第２の相補対は
直交しており、前記第１及び第２のビームは第１の送信
焦点ゾーンを有しており、前記第３及び第４のビームは
前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送信焦点ゾー
ンを有している送信ビームフォーマと、 前記第１及び第３のビームの送信の後に前記トランスデ
ューサ・アレイにより受信され変換された第１の組の信
号から第１のビーム加算された受信信号を形成すると共
に、前記第２及び第４のビームの送信の後に前記トラン
スデューサ・アレイにより受信され変換された第２の組
の信号から第２のビーム加算された受信信号を形成する
ようにプログラムされている受信ビームフォーマと、 前記第１のビーム加算された受信信号からの第１の信号
成分を通過させると共に、前記第２のビーム加算された
受信信号からの第２の信号成分を通過させる第１のフィ
ルタと、 前記第１のビーム加算された受信信号からの第３の信号
成分を通過させると共に、前記第２のビーム加算された
受信信号からの第４の信号成分を通過させる第２のフィ
ルタと、 前記第１及び第２の信号成分を加算して、前記第１の送
信焦点ゾーンに対応する第１のデコードされた信号を形
成すると共に、前記第３及び第４の信号成分を加算し
て、前記第２の送信焦点ゾーンに対応する第２のデコー
ドされた信号を形成するベクトル加算器と、 前記第１及び第２のデコードされた信号からそれぞれ導
き出される第１及び第２の画像信号を形成するようにプ
ログラムされているプロセッサと、 前記第１の画像信号の関数である第１の画像部分と前記
第２の画像信号の関数である第２の画像部分とを有して
いる画像を表示する表示モニタとを有していることを特
徴とする、超音波散乱体をイメージングするシステム。1. A system for imaging an ultrasonic scatterer, comprising: an ultrasonic transducer array including a plurality of transducer elements; and a plurality of transducer arrays, each of which is derived from a first to a fourth code sequence. A transmit beamformer programmed to transmit beams of first through fourth encoded pulse sequences, wherein the first and second code sequences are a first complementary pair, and a third and fourth Is a second complementary pair, the first and second complementary pairs are orthogonal, the first and second beams have a first transmit focal zone, and A transmit beamformer having a second transmit focal zone different from the first transmit focal zone; and the transmit beamformer after transmitting the first and third beams. A first beam summed received signal is formed from the first set of signals received and converted by the transducer array and received and converted by the transducer array after transmission of the second and fourth beams. A receive beamformer programmed to form a second beam summed receive signal from the second set of signals obtained, and a first signal component from the first beam summed receive signal. A first filter for passing and passing a second signal component from the second beam-added received signal; and a third filter for passing a third signal component from the first beam-added received signal A second filter that passes a fourth signal component from the second beam-added received signal; and a first filter that adds the first and second signal components to form a first filter. Forming a first decoded signal corresponding to a transmission focal zone and adding the third and fourth signal components to form a second decoded signal corresponding to the second transmission focal zone. A vector adder for forming; a processor programmed to form first and second image signals respectively derived from the first and second decoded signals; and a function of the first image signal. And a display monitor for displaying an image having a first image portion that is a function of the second image signal and a second image portion that is a function of the second image signal. A system for imaging the body. 【請求項２】 前記第２及び第３のビームの送信は第１
の時間間隔だけ離隔されており、前記第１及び第３のビ
ームの送信は第２の時間間隔だけ離隔されており、前記
第２及び第４のビームの送信は第３の時間間隔だけ離隔
されており、前記第１の時間間隔は前記第２及び第３の
時間間隔の各々よりも長い持続時間を有している請求項
１に記載のシステム。2. The transmission of the second and third beams is a first beam.
, The transmissions of the first and third beams are separated by a second time interval, and the transmissions of the second and fourth beams are separated by a third time interval. The system of claim 1, wherein the first time interval has a longer duration than each of the second and third time intervals. 【請求項３】 前記第２の時間間隔の持続時間は前記第
３の時間間隔の持続時間と等しい請求項２に記載のシス
テム。3. The system of claim 2, wherein a duration of the second time interval is equal to a duration of the third time interval. 【請求項４】 前記第１及び第２のビーム加算された受
信信号をフィルタリングするのにそれぞれ用いられる第
１及び第２の組のフィルタ係数を前記第１のフィルタへ
供給すると共に、前記第１及び第２のビーム加算された
受信信号をフィルタ処理するのにそれぞれ用いられる第
３及び第４の組のフィルタ係数を前記第２のフィルタへ
供給するフィルタ係数メモリを更に含んでいる請求項１
に記載のシステム。4. A first and second set of filter coefficients used to filter the first and second beam summed received signals, respectively, are provided to the first filter, and the first and second sets of filter coefficients are provided to the first filter. And a filter coefficient memory for providing a third and fourth set of filter coefficients to the second filter for use in filtering the received signal and the second beam summed signal, respectively.
System. 【請求項５】 前記第１及び第２の組のフィルタ係数
は、前記第１のフィルタが、前記第１及び第２のビーム
加算された受信信号を前記第１及び第２の符号系列とそ
れぞれ相関させて、前記第１及び第２の信号成分をそれ
ぞれ発生するように構成されており、更に、前記第３及
び第４の組のフィルタ係数は、前記第１及び第２のビー
ム加算された受信信号を前記第３及び第４の符号系列と
それぞれ相関させて、前記第３及び第４の信号成分をそ
れぞれ発生するように構成されている請求項４に記載の
システム。5. The first and second sets of filter coefficients are such that the first filter converts the first and second beam-added received signals into the first and second code sequences, respectively. Correlated to generate the first and second signal components, respectively, and further wherein the third and fourth sets of filter coefficients are the first and second beam summed. The system of claim 4, wherein the system is configured to correlate a received signal with the third and fourth code sequences, respectively, to generate the third and fourth signal components, respectively. 【請求項６】 前記第１の相補対の符号系列は第１のゴ
レイ・コード対であり、前記第２の相補対の符号系列は
第２のゴレイ・コード対である請求項１に記載のシステ
ム。6. The method according to claim 1, wherein the code sequence of the first complementary pair is a first Golay code pair, and the code sequence of the second complementary pair is a second Golay code pair. system. 【請求項７】 超音波散乱体をイメージングするシステ
ムにおいて、 多数のトランスデューサ素子を含んでいる超音波トラン
スデューサ・アレイと、 基本系列と第１の対の符号系列の第１及び第２のオーバ
サンプリング後の符号系列との畳み込みからそれぞれ導
き出された第１及び第２の符号化された基本系列を供給
すると共に、前記基本系列と第２の対の符号系列の第３
及び第４のオーバサンプリング後の符号系列との畳み込
みからそれぞれ導き出された第３及び第４の符号化され
た基本系列を供給する符号系列源であって、前記第１の
対の符号系列が相補的であり、前記第２の対の符号系列
が相補的であり、前記第１及び第２の対の符号系列が直
交している符号系列源と、 前記第１乃至第４の符号化された基本系列をそれぞれ用
いて発生される第１乃至第４の符号化されたパルス系列
のビームを前記トランスデューサ・アレイから送信させ
るようにプログラムされているルックアップ・テーブル
であって、前記第１及び第２のビームは第１の送信焦点
ゾーンを有しており、前記第３及び第４のビームは前記
第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送信焦点ゾーンを
有しているルックアップ・テーブルと、 前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、前記
第１及び第３のビームの送信の後に且つ前記第２及び第
４のビームの送信の前に、選択されたトランスデューサ
素子から第１の組の信号を受信し、また前記第２及び第
４のビームの送信の後に、選択されたトランスデューサ
素子から第２の組の信号を受信する多数の受信チャネル
と、 前記第１の組の信号から第１のビーム加算された受信信
号をを形成し且つ前記第２の組の信号から第２のビーム
加算された受信信号を形成するようにプログラムされて
いる受信ビームフォーマと、 前記第１のビーム加算された受信信号からの前記第１及
び第２の信号成分と前記第２のビーム加算された受信信
号からの前記第３及び第４の信号成分とを、前記第１の
送信焦点ゾーンに対応する第１のデコードされた信号と
前記第２の送信焦点ゾーンに対応する第２のデコードさ
れた信号とに変換する第１及び第２のゴレイ・デコーダ
と、 前記第１及び第２のデコードされた信号からそれぞれ導
き出される第１及び第２の画像信号を形成するようにプ
ログラムされているプロセッサと、 前記第１の画像信号の関数である第１の画像部分と前記
第２の画像信号の関数である第２の画像部分とを有して
いる画像を表示する表示モニタとを有していることを特
徴とする、超音波散乱体をイメージングするシステム。7. An ultrasound scatterer imaging system, comprising: an ultrasound transducer array including a number of transducer elements; and after a first and second oversampling of a base sequence and a first pair of code sequences. Supplies first and second coded basic sequences respectively derived from convolution with the code sequence of
And a code sequence source for supplying third and fourth encoded basic sequences respectively derived from convolution with the fourth oversampled code sequence, wherein the first pair of code sequences are complementary. A code sequence source, wherein the second pair of code sequences are complementary, and wherein the first and second pair of code sequences are orthogonal; and the first to fourth coded A look-up table programmed to cause the transducer array to transmit beams of first through fourth encoded pulse sequences generated using respective base sequences, wherein the first and the fourth A look-up table, wherein the second beam has a first transmit focal zone, and the third and fourth beams have a second transmit focal zone different from the first transmit focal zone; The said A first set of signals from a selected transducer element coupled to the transducer array and after transmission of the first and third beams and before transmission of the second and fourth beams. A number of receive channels for receiving and after transmitting the second and fourth beams, a second set of signals from a selected transducer element; and a first beam from the first set of signals. A receive beamformer that is programmed to form a summed receive signal and to form a second beam summed receive signal from the second set of signals; and the first beam summed receive signal. Combining the first and second signal components from the signal and the third and fourth signal components from the second beam-summed received signal into a first signal corresponding to the first transmission focal zone. Decoded First and second Golay decoders for converting the first and second decoded signals into a second decoded signal corresponding to the second transmitted focal zone, respectively, derived from the first and second decoded signals, respectively. A processor programmed to form first and second image signals; a first image portion being a function of the first image signal; and a second image being a function of the second image signal. And a display monitor for displaying an image having a portion. 【請求項８】 前記第１及び第２のゴレイ・デコーダ
は、 前記第１のビーム加算された受信信号からの第１及び第
２の信号成分を通過させ且つ前記第２のビーム加算され
た受信信号からの第３及び第４の信号成分を通過させる
デコード用フィルタと、 前記第１及び第３の信号成分をベクトル加算して、前記
第１の送信焦点ゾーンに対応する第１のデコードされた
信号を形成し、また前記第２及び第４の信号成分をベク
トル加算して、前記第２の送信焦点ゾーンに対応する第
２のデコードされた信号を形成するベクトル加算器とを
含んでいる請求項６に記載のシステム。8. The first and second Golay decoders pass first and second signal components from the first beam summed receive signal and receive the second beam summed receive signal. A decoding filter that passes third and fourth signal components from the signal; and a vector addition of the first and third signal components to generate a first decoded signal corresponding to the first transmission focal zone. A vector adder for forming a signal and vector-adding said second and fourth signal components to form a second decoded signal corresponding to said second transmit focal zone. Item 7. The system according to Item 6. 【請求項９】 前記各デコード用フィルタは、有限イン
パルス応答フィルタを含んでいる請求項８に記載のシス
テム。9. The system of claim 8, wherein each of said decoding filters comprises a finite impulse response filter. 【請求項１０】 前記ルックアップ・テーブルは、前記
第２及び第３のビームの送信が第１の時間間隔だけ離隔
され、前記第１及び第３のビームの送信が第２の時間間
隔だけ離隔され、前記第２及び第４のビームの送信が第
３の時間間隔だけ離隔され、前記第１の時間間隔が前記
第２及び第３の時間間隔の各々よりも長くなるようにプ
ログラムされている請求項７に記載のシステム。10. The look-up table comprises: a transmission of the second and third beams separated by a first time interval; and a transmission of the first and third beams separated by a second time interval. And wherein the transmissions of the second and fourth beams are separated by a third time interval and the first time interval is programmed to be longer than each of the second and third time intervals. The system according to claim 7. 【請求項１１】 前記ルックアップ・テーブルは、前記
第２の時間間隔が前記第３の時間間隔と等しくなるよう
にプログラムされている請求項１０に記載のシステム。11. The system of claim 10, wherein the look-up table is programmed such that the second time interval is equal to the third time interval. 【請求項１２】 前記デコード用フィルタは、前記第１
及び第２のビーム加算された受信信号を受信するように
並列に構成されている第１及び第２のフィルタと、前記
第１及び第２のビーム加算された受信信号をフィルタリ
ングするのにそれぞれ用いられる第１及び第２の組のフ
ィルタ係数を前記第１のフィルタへ供給すると共に、前
記第１及び第２のビーム加算された受信信号をフィルタ
リングするのにそれぞれ用いられる第３及び第４の組の
フィルタ係数を前記第２のフィルタへ供給するフィルタ
係数メモリとを含んでいる請求項８に記載のシステム。12. The decoding filter according to claim 1, wherein:
And first and second filters configured in parallel to receive the second and beam-added received signals, respectively, and for filtering the first and second beam-summed received signals, respectively. And a third and a fourth set respectively used to supply the first and second sets of filter coefficients to the first filter and to filter the first and second beam summed received signals. And a filter coefficient memory for providing the second filter coefficient to the second filter. 【請求項１３】 前記フィルタ係数メモリにより供給さ
れる前記第１及び第２の組のフィルタ係数は、前記第１
のフィルタが、前記第１及び第２のビーム加算された受
信信号を前記第１及び第２のオーバサンプリング後の符
号系列とそれぞれ相関させて、前記第１及び第２の信号
成分をそれぞれ発生するように選択されており、前記フ
ィルタ係数メモリにより供給される前記第３及び第４の
組のフィルタ係数は、前記第２のフィルタが、前記第１
及び第２のビーム加算された受信信号を前記第３及び第
４のオーバサンプリング後の符号系列とそれぞれ相関さ
せて、前記第３及び第４の信号成分をそれぞれ発生する
ように選択されている請求項１２に記載のシステム。13. The first and second sets of filter coefficients provided by the filter coefficient memory are the first and second sets of filter coefficients.
Filter correlates the first and second beam-added received signals with the first and second oversampled code sequences, respectively, to generate the first and second signal components, respectively. And the third and fourth sets of filter coefficients provided by the filter coefficient memory are such that the second filter
And a second beam-added received signal is selected to correlate with the third and fourth oversampled code sequences, respectively, to generate the third and fourth signal components, respectively. Item 13. The system according to Item 12. 【請求項１４】 前記符号系列源により発生される前記
第１の対の符号系列は第１のゴレイ・コード対であり、
前記符号系列源により発生される前記第２の対の符号系
列は第２のゴレイ・コード対である請求項７に記載のシ
ステム。14. The first pair of code sequences generated by the code sequence source is a first Golay code pair,
The system of claim 7, wherein the second pair of code sequences generated by the code sequence source is a second Golay code pair. 【請求項１５】 前記トランスデューサ素子にそれぞれ
結合されていると共に前記符号系列源に結合されている
多数のバイポーラ・パルサを含んでいる請求項７に記載
のシステム。15. The system of claim 7, including a plurality of bipolar pulsars each coupled to said transducer element and coupled to said code sequence source. 【請求項１６】 多数のトランスデューサ素子を含む超
音波トランスデューサ・アレイを用いて、超音波ビーム
を送信する方法において、 基本系列と第１乃至第４の符号系列との畳み込みから第
１乃至第４の符号化された基本系列を導き出し、前記第
１及び第２の符号系列は第１の相補対であり、前記第３
及び第４の符号系列は第２の相補対であり、前記第１及
び第２の相補対は直交している工程と、 前記第１の符号化された基本系列に対応している第１の
符号化されたパルス系列を用いて、第１の組の時間遅延
により、第１の組の前記トランスデューサ素子の各々を
駆動して、第１の送信焦点ゾーンにフォーカスされてい
る第１のビームを形成する工程と、 前記第３の符号化された基本系列に対応している第３の
符号化されたパルス系列を用いて、第２の組の時間遅延
により、第２の組の前記トランスデューサ素子の各々を
駆動して、前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送
信焦点ゾーンにフォーカスされている第２のビームを形
成する工程と、 前記第２の符号化された基本系列に対応している第２の
符号化されたパルス系列を用いて、前記第１の組の時間
遅延により、前記第１の組の前記トランスデューサ素子
の各々を駆動して、前記第１の送信焦点ゾーンにフォー
カスされている第３のビームを形成する工程と、 前記第４の符号化された基本系列に対応している第４の
符号化されたパルス系列を用いて、前記第２の組の時間
遅延により、前記第２の組の前記トランスデューサ素子
の各々を駆動して、前記第２の送信焦点ゾーンにフォー
カスされている第４のビームを形成する工程と有してい
ることを特徴とする、超音波ビームを送信する方法。16. A method for transmitting an ultrasonic beam using an ultrasonic transducer array including a large number of transducer elements, comprising the steps of: convolution of a basic sequence with first to fourth code sequences; Derive an encoded basic sequence, wherein said first and second code sequences are a first complementary pair and said third
And the fourth code sequence is a second complementary pair, wherein the first and second complementary pairs are orthogonal; and a first complementary sequence corresponding to the first encoded basic sequence. Using the encoded pulse sequence, a first set of time delays drives each of the first set of said transducer elements to focus a first beam focused on a first transmit focal zone. Forming a second set of transducer elements with a second set of time delays using a third coded pulse sequence corresponding to the third coded base sequence. Driving each of the two to form a second beam focused on a second transmit focal zone different from the first transmit focal zone; and corresponding to the second encoded base sequence. Using the second encoded pulse sequence Driving each of the transducer elements of the first set by the first set of time delays to form a third beam focused on the first transmit focal zone; Driving each of said transducer elements of said second set by means of said fourth set of time delays using a fourth encoded pulse sequence corresponding to four encoded base sequences. Forming a fourth beam focused in said second transmission focal zone. 【請求項１７】 前記第１の相補対の符号系列は第１の
ゴレイ・コード対であり、前記第２の相補対の符号系列
は第２のゴレイ・コード対である請求項１５に記載の方
法。17. The code sequence of claim 15, wherein the code sequence of the first complementary pair is a first Golay code pair, and the code sequence of the second complementary pair is a second Golay code pair. Method. 【請求項１８】 超音波散乱体をイメージングする方法
において、 第１及び第２の符号化されたパルス系列のビームを送信
し、該第１のビームは第１の送信焦点ゾーンを有してお
り、前記第２のビームは前記第１の送信焦点ゾーンと異
なる第２の送信焦点ゾーンを有しており、前記第１のビ
ームの送信の開始及び前記第２のビームの送信の開始
は、往復伝播遅延よりも短い時間間隔だけ離隔されてい
る工程と、 前記第１及び第２のビームの送信の後に、前記トランス
デューサ・アレイにより受信され変換された第１の組の
信号から第１のビーム加算された受信信号を形成する工
程と、 前記第１のビーム加算された受信信号をフィルタリング
して、第１及び第２の信号成分を形成する工程と、 前記第１及び第２のビームの前記超音波エコーが前記ト
ランスデューサ・アレイにより受信された後に、第３及
び第４の符号化されたパルス系列のビームを送信し、該
第３のビームは前記第１の送信焦点ゾーンを有してお
り、前記第４のビームは前記第２の送信焦点ゾーンを有
しており、前記第３のビームの送信の開始及び前記第４
のビームの送信の開始は、前記往復伝播遅延よりも短い
時間間隔だけ離隔されている工程と、 前記第３及び第４のビームの送信の後に、前記トランス
デューサ・アレイにより受信され変換された第２の組の
信号から第２のビーム加算された受信信号を形成する工
程と、 前記第２のビーム加算された受信信号をフィルタリング
して、第３及び第４の信号成分を形成する工程と、 前記第１及び第３の信号成分を加算して、第１のデコー
ドされた信号を形成する工程と、 前記第２及び第４の信号成分を加算して、第２のデコー
ドされた信号を形成する工程と、 前記第１及び第２のデコードされた信号からそれぞれ導
き出される第１及び第２の画像信号を形成する工程と、 前記第１の画像信号の関数である第１の画像部分と前記
第２の画像信号の関数である第２の画像部分とを有して
いる画像を表示する工程とを有し、 前記第１乃至第４の符号化されたパルス系列のビーム
は、第１乃至第４の符号系列からそれぞれ導き出されて
おり、前記第１及び第２の符号系列は第１の相補対の符
号系列であり、前記第３及び第４の符号系列は第２の相
補対の符号系列であり、前記第１及び第２の相補対の符
号系列は直交していること、を特徴とする、超音波散乱
体をイメージングする方法。18. A method for imaging an ultrasound scatterer, comprising: transmitting a first and a second encoded pulse sequence of beams, the first beam having a first transmit focal zone. , The second beam has a second transmission focal zone different from the first transmission focal zone, and the start of the transmission of the first beam and the start of the transmission of the second beam are round-trip. Separated by a time interval less than a propagation delay; and after the transmission of the first and second beams, a first beam summation from a first set of signals received and transformed by the transducer array. Forming the first and second beam components; and filtering the first beam-added received signal to form first and second signal components. Sound echo Transmitting a beam of third and fourth encoded pulse sequences after being received by the transducer array, the third beam having the first transmit focal zone, and Beam has the second transmission focal zone, the start of transmission of the third beam and the fourth transmission focus zone.
Starting the transmission of the first and second beams separated by a time interval less than the round-trip propagation delay; and transmitting the second and third beams received and transformed by the transducer array after the transmission of the third and fourth beams. Forming a second beam-summed received signal from the set of signals; filtering the second beam-summed received signal to form third and fourth signal components; Adding first and third signal components to form a first decoded signal; and adding the second and fourth signal components to form a second decoded signal. Forming first and second image signals respectively derived from the first and second decoded signals; and a first image portion being a function of the first image signal; 2 of the image signal Displaying an image having a second image portion that is a number, wherein the beams of the first to fourth encoded pulse sequences are derived from the first to fourth code sequences. And the first and second code sequences are code sequences of a first complementary pair, and the third and fourth code sequences are code sequences of a second complementary pair. A method of imaging an ultrasonic scatterer, wherein code sequences of the first and second complementary pairs are orthogonal. 【請求項１９】 前記第１の相補対の符号系列は第１の
ゴレイ・コード対であり、前記第２の相補対の符号系列
は第２のゴレイ・コード対である請求項１８に記載の方
法。19. The code sequence of claim 18, wherein the code sequence of the first complementary pair is a first Golay code pair and the code sequence of the second complementary pair is a second Golay code pair. Method. 【請求項２０】 超音波ビームを送信するシステムにお
いて、 多数のトランスデューサ素子を含んでいる超音波トラン
スデューサ・アレイと、 基本系列と第１乃至第４の符号系列との畳み込みから第
１乃至第４の符号化された基本系列を供給する送信系列
源であって、前記第１及び第２の符号系列は第１の相補
対であり、前記第３及び第４の符号系列は第２の相補対
であり、前記第１及び第２の相補対は直交している送信
系列源と、 選択されたトランスデューサ素子を駆動させて、前記第
１から第４までの符号化された基本系列からそれぞれ導
き出される第１乃至第４の符号化されたパルス系列のビ
ームを送信する手段であって、前記第１及び第２のビー
ムは第１の送信焦点ゾーンを有しており、前記第３及び
第４のビームは前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２
の送信焦点ゾーンを有しており、前記第１及び第３のビ
ームは前記第２及び第４のビームの前に送信される、前
記選択されたトランスデューサ素子を駆動する手段とを
有していることを特徴とする、超音波ビームを送信する
システム。20. A system for transmitting an ultrasonic beam, comprising: an ultrasonic transducer array including a plurality of transducer elements; and a first to fourth convolution of a basic sequence and first to fourth code sequences. A transmission sequence source for supplying an encoded basic sequence, wherein the first and second code sequences are a first complementary pair, and the third and fourth code sequences are a second complementary pair. Wherein the first and second complementary pairs drive orthogonal transmission sequence sources and selected transducer elements to respectively derive from the first through fourth encoded elementary sequences. Means for transmitting beams of first to fourth encoded pulse sequences, wherein said first and second beams have a first transmission focal zone and said third and fourth beams Is the first transmission Second different from the focal zone
Means for driving said selected transducer element, wherein said first and third beams are transmitted before said second and fourth beams. A system for transmitting an ultrasonic beam, comprising: 【請求項２１】 前記選択されたトランスデューサ素子
を駆動する手段は、前記送信系列源に結合されている多
数のパルサと、該パルサに結合されているルックアップ
・テーブルとを含んでいる請求項２０に記載のシステ
ム。21. The means for driving the selected transducer element includes a plurality of pulsars coupled to the source of the transmit sequence and a look-up table coupled to the pulsar. System. 【請求項２２】 前記第１の相補対は第１のゴレイ・コ
ード対であり、前記第２の相補対は第２のゴレイ・コー
ド対である請求項２０に記載のシステム。22. The system of claim 20, wherein said first complementary pair is a first Golay code pair and said second complementary pair is a second Golay code pair. 【請求項２３】 超音波散乱体をイメージングするシス
テムにおいて、 多数のトランスデューサ素子を含んでいる超音波トラン
スデューサ・アレイと、 前記トランスデューサ・アレイが、第１乃至第４の符号
系列からそれぞれ導き出される第１乃至第４の符号化さ
れたパルス系列のビームを送信するようにプログラムさ
れている送信ビームフォーマであって、前記第１及び第
２の符号系列は第１の相補対であり、前記第３及び第４
の符号系列は第２の相補対であり、前記第１及び第２の
相補対は直交しており、前記第１及び第２のビームは第
１の送信焦点ゾーンを有しており、前記第３及び第４の
ビームは前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送信
焦点ゾーンを有している送信ビームフォーマと、 前記第１及び第３のビームの送信の後に、前記トランス
デューサ・アレイにより受信され変換される第１の組の
信号から第１のビーム加算された受信信号を形成すると
共に、前記第２及び第４のビームの送信の後に、前記ト
ランスデューサ・アレイにより受信され変換される第２
の組の信号から第２のビーム加算された受信信号を形成
するようにプログラムされている受信ビームフォーマ
と、 前記第１及び第２のビーム加算された受信信号を復調さ
せて、第１及び第２の復調された信号をそれぞれ形成す
る復調器と、 前記第１の復調された信号からの第１の信号成分を通過
させると共に、前記第２の復調された信号からの第２の
信号成分を通過させる第１のフィルタと、 前記第１の復調された信号からの第３の信号成分を通過
させると共に、前記第２の復調された信号からの第４の
信号成分を通過させる第２のフィルタと、 前記第１及び第２の信号成分を加算して、第１のデコー
ドされた信号を形成する第１のベクトル加算器と、前記
第３及び第４の信号成分を加算して、第２のデコードさ
れた信号を形成する第２のベクトル加算器と、 前記第１及び第２のデコードされた信号からそれぞれ導
き出される第１及び第２の画像信号を形成するようにプ
ログラムされているプロセッサと、 前記第１の画像信号の関数である第１の画像部分と前記
第２の画像信号の関数である第２の画像部分とを有して
いる画像を表示する表示モニタとを有していることを特
徴とする、超音波散乱体をイメージングするシステム。23. A system for imaging ultrasound scatterers, comprising: an ultrasound transducer array including a plurality of transducer elements; and a first array each of which is derived from a first to a fourth code sequence. A transmit beamformer programmed to transmit a beam of fourth through fourth encoded pulse sequences, wherein said first and second code sequences are a first complementary pair and said third and fourth 4th
Is a second complementary pair, the first and second complementary pairs are orthogonal, the first and second beams have a first transmit focal zone, and A transmit beamformer having third and fourth beams having a second transmit focal zone different from the first transmit focal zone; and, after transmitting the first and third beams, the transducer array. A first beam-summed received signal is formed from the first set of received and transformed signals and is transmitted and received by the transducer array after transmission of the second and fourth beams. 2
A receive beamformer programmed to form a second beam summed receive signal from the set of signals; and demodulating the first and second beam summed receive signals to form a first and a second beam summed receive signal. A demodulator respectively forming a second demodulated signal; a first signal component from the first demodulated signal passing therethrough, and a second signal component from the second demodulated signal being passed through. A first filter that passes therethrough, and a second filter that passes a third signal component from the first demodulated signal and passes a fourth signal component from the second demodulated signal. A first vector adder for adding the first and second signal components to form a first decoded signal; and a second for adding the third and fourth signal components to form a second vector adder. A second signal forming the decoded signal of A vector adder; a processor programmed to form first and second image signals respectively derived from the first and second decoded signals; and a function of the first image signal. An ultrasonic scatterer having a display monitor for displaying an image having a first image portion and a second image portion that is a function of the second image signal. Imaging system. 【請求項２４】 前記第１及び第２のフィルタの各々
が、有限インパルス応答フィルタを含んでいる請求項２
３に記載のシステム。24. The system of claim 2, wherein each of the first and second filters includes a finite impulse response filter.
3. The system according to 3.
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